智能纤维结合自供能可穿戴设备在眼科中的应用

第一作者：乔子、李雨薇
通讯作者：巨学明、张坤

通讯单位：四川省医学科学院·四川省人民医院中心实验室，电子科技大学医学院

全文链接：https://www.oaepublish.com/articles/ss.2025.131

图1. A-B：PEDOT:PSS导电纤维经激光处理后的相分离形貌及导电域分布。C-G：丝素蛋白基生物电子器件的制备流程及水稳定性表征。H-J：海藻酸钙水凝胶多功能光纤探针的截面电镜及元素分布。

单根纤维内实现多模态功能集成，是IFs从概念验证走向系统应用的关键。斯坦福大学鲍哲南团队报道的“螺旋卷绕”结构，将平面薄膜上预先图案化的数百个电极通道、微流控通道及光波导通过应力工程自卷曲为直径仅数百微米的纤维探针。该构型使二维高精度光刻图形无缝过渡至三维纤维结构，其力学模量可调，与巩膜、脉络膜组织高度匹配。这一结构设计原理可直接迁移至眼科应用，例如植入脉络膜上腔的多通道视神经接口，或兼具药物缓释功能的青光眼引流管。

眼表环境的能量采集面临功率密度低、间歇性强、湿润环境多重约束。当前主流的自供能技术路线包括基于眼睑闭合动作的摩擦/压电纳米发电机、基于泪液葡萄糖的生物燃料电池，以及光伏纤维(图2)。然而，单一技术路线目前均难以独立支撑设备连续工作所需的全部能耗。当前主流设计为“休眠-采集-上传”占空比架构：设备长期处于低功率休眠状态，由能量管理电路监控储能单元状态。当储能水平达到阈值时，系统唤醒并执行一次完整的感知、处理与传输任务，随后再次进入休眠。该策略将平均功耗压缩至采集功率范围内，使间歇式无线监测成为可能。